KR20220126379A - 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템 - Google Patents

자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템 Download PDF

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KR20220126379A
KR20220126379A KR1020210030546A KR20210030546A KR20220126379A KR 20220126379 A KR20220126379 A KR 20220126379A KR 1020210030546 A KR1020210030546 A KR 1020210030546A KR 20210030546 A KR20210030546 A KR 20210030546A KR 20220126379 A KR20220126379 A KR 20220126379A
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Abstract

본 발명은 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내의 공기성분 및 오염 정도 등을 모니터링(monitoring)하여 공기질(空氣質)에 따라 자동으로 천장(Roof)을 개폐하므로 실내 환경을 쾌적하게 유지할 수 있기 위한 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템의 구동 모터의 고장 여부를 자동으로 진단할 수 있는 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템에 관한 것이다.
본 발명에서 제안하는 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템은,
사방이 막혀있고 상부가 개방된 실내공간부;
상기 실내공간부 상단에 길이 방향으로 형성된 'I' 형상의 고정프레임;
상기 고정프레임의 길이방향으로 설치된 랙부 및 상기 랙부와 연동되는 피니언부를 포함하는 레일부;
상기 실내공간부의 상부를 덮는 가변지붕부;
상기 가변지붕부 처마에 설치되되 상기 가변지붕부를 지지하면서 상기 레일부를 따라 움직이는 가변프레임;
상기 가변프레임 일측에 설치되어 상기 피니언부에 동력을 제공하는 동력부;
상기 실내공간부 일측에 설치되어 상기 실내부공간부 내의 공기질(空氣質)을 센싱(sensing)하는 제1 센서부;
상기 실내공간부 타측에 설치되어 상기 실내부공간부 내의 공기질(空氣質)을 센싱(sensing)하는 제2 센서부;
상기 제1 센서부, 제2 센서부 및 동력부와 통신채널이 형성된 통신모듈부; 및
상기 통신모듈부를 통하여 상기 제1 센서부 및 제2 센서부의 센서값을 받아 상기 동력부를 제어하는 중앙제어부;
상기 통신모듈부와 통신하는 무선단말기;
상기 동력부의 일측에 설치되는 진동센서;
상기 진동센서의 정보를 수집하는 계측장비;를 구비하며,
상기 중앙제어부는 환경변수 및 환경변수별 등급구간의 설정된 설정값을 메모리하고 상기 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 입력받은 센서값과 비교·판단하여 상기 가변프레임을 통하여 상기 실내공간부 상부를 개폐(開閉)시키되 상기 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 주기적으로 피드백(feedback)받아 모니터링(monitoring)하고 상기 설정값을 조정하여 데이터로 저장하며,
상기 무선단말기는 상기 통신모듈부를 통하여 상기 중앙제어부의 데이터를 모니터링하여 새로운 데이터를 제공하고 상기 환경변수 및 환경변수별 등급구간을 재설정하며,
상기 가변프레임은 상기 고정프레임 상면을 따라 롤링(rolling)되는 제1 롤러부 및 상기 고정프레임 측면을 따라 롤링(rolling)되는 제2 롤러부를 포함하며,
상기 계측장비에서 수집된 상기 진동센서의 진동값이 소정 진동 마아진을 초과하는지 여부를 판단하여 상기 동력부의 고장 여부를 판단하며,
상기 환경변수는 온도, 습도, 미세 먼지, 이산화탄소(CO2) 및 암모니아(NH3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템을 실시하는 경우 동력부인 구동 모터의 정상 작동 여부를 자동적으로 진단할 수 있는 이점이 있다.

Description

자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템{Automatic open and closed ceiling system with automatic motor fault diagnosis}
본 발명은 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내의 공기성분 및 오염 정도 등을 모니터링(monitoring)하여 공기질(空氣質)에 따라 자동으로 천장(Roof)을 개폐하므로 실내 환경을 쾌적하게 유지할 수 있기 위한 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템의 구동 모터의 고장 여부를 자동으로 진단할 수 있는 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 건물 상부를 가려주어 비나 눈을 피할 수 있도록 하는 지붕(천장)은 다양한 형태로 제작되어 사용되고 있으며, 이들 중 함석이나 천막지를 이용하는 경우 비는 피할 수 있으나 햇빛을 받지 못하여 조명이 어려운 문제가 있고, 그렇다고 이를 감안하여 폴리카보네이트를 이용하는 경우가 있는데 이 경우는 비나 눈을 피하는 동시에 조명도 해결할 수 있으나 내부에서 발생하는 먼지를 환기시키는데 어려움이 있다.
즉, 건물 상부를 막아주는 지붕이 폴리카보네이트로 설치되어 터널형태를 갖추고 있는 경우 통로에서 발생하는 먼지가 양 측면의 출입구를 통하여 환기되게 되므로 내부에서 발생되어 비산되는 먼지를 효과적으로 배출시켜 환기시키는데 문제가 있음은 물론 햇빛이 직접 투과되지 못하는 문제가 있고, 또한 이 밖에도 건물이나 지붕에 화재가 발생할 경우 효과적으로 초기진압을 하지 못하여 대형화재로 번지게 되는 문제가 있다.
특히, 건물이 넓고 지붕이 넓을 경우 환기가 문제가 되는 관계로 별도의 환풍기를 설치한다 하더라도 충분한 환기가 이루어지지 못하는 문제가 있고, 실내 공기질(空氣質)을 감지하여 지붕을 자동으로 개폐(開閉)하지 못하며, 내부 깊숙이 환기되지 못하는 문제와 함께 화재에 취약한 문제가 있다.
한편, 이러한 자동 개폐 시스템의 경우 모터를 이용하여 개폐 동작을 수행하는데 모터가 정상적으로 작동하는지 여부를 자동적으로 진단할 필요가 있었다
1. 한국 특허등록번호 제10-2062356호, 발명의 명칭 "슬라이드 방식의 지붕 개폐장치"
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 실내의 공기성분 및 오염 정도 등을 모니터링(monitoring)하여 공기질(空氣質)에 따라 자동으로 천장(Roof)을 개폐하므로 실내 환경을 쾌적하게 유지할 수 있기 위한 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템의 구동 모터의 고장 여부를 자동으로 진단할 수 있는 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템에 관한 것이다.
본 발명에서 제안하는 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템은,
사방이 막혀있고 상부가 개방된 실내공간부;
상기 실내공간부 상단에 길이 방향으로 형성된 'I' 형상의 고정프레임;
상기 고정프레임의 길이방향으로 설치된 랙부 및 상기 랙부와 연동되는 피니언부를 포함하는 레일부;
상기 실내공간부의 상부를 덮는 가변지붕부;
상기 가변지붕부 처마에 설치되되 상기 가변지붕부를 지지하면서 상기 레일부를 따라 움직이는 가변프레임;
상기 가변프레임 일측에 설치되어 상기 피니언부에 동력을 제공하는 동력부;
상기 실내공간부 일측에 설치되어 상기 실내부공간부 내의 공기질(空氣質)을 센싱(sensing)하는 제1 센서부;
상기 실내공간부 타측에 설치되어 상기 실내부공간부 내의 공기질(空氣質)을 센싱(sensing)하는 제2 센서부;
상기 제1 센서부, 제2 센서부 및 동력부와 통신채널이 형성된 통신모듈부; 및
상기 통신모듈부를 통하여 상기 제1 센서부 및 제2 센서부의 센서값을 받아 상기 동력부를 제어하는 중앙제어부;
상기 통신모듈부와 통신하는 무선단말기;
상기 동력부의 일측에 설치되는 진동센서;
상기 진동센서의 정보를 수집하는 계측장비;를 구비하며,
상기 중앙제어부는 환경변수 및 환경변수별 등급구간의 설정된 설정값을 메모리하고 상기 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 입력받은 센서값과 비교·판단하여 상기 가변프레임을 통하여 상기 실내공간부 상부를 개폐(開閉)시키되 상기 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 주기적으로 피드백(feedback)받아 모니터링(monitoring)하고 상기 설정값을 조정하여 데이터로 저장하며,
상기 무선단말기는 상기 통신모듈부를 통하여 상기 중앙제어부의 데이터를 모니터링하여 새로운 데이터를 제공하고 상기 환경변수 및 환경변수별 등급구간을 재설정하며,
상기 가변프레임은 상기 고정프레임 상면을 따라 롤링(rolling)되는 제1 롤러부 및 상기 고정프레임 측면을 따라 롤링(rolling)되는 제2 롤러부를 포함하며,
상기 계측장비에서 수집된 상기 진동센서의 진동값이 소정 진동 마아진을 초과하는지 여부를 판단하여 상기 동력부의 고장 여부를 판단하며,
상기 환경변수는 온도, 습도, 미세 먼지, 이산화탄소(CO2) 및 암모니아(NH3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 설정된 프로그램에 따라 중앙제어부가 동작하면서 환경변수 및 환경변수별 등급구간에 맞게 실내공간부 상부가 자동으로 개폐(開閉)되는 이점이 있다.
또한, 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 주기적으로 피드백(feedback)받아 모니터링(monitoring)하고 설정값을 조정하여 실내공간부 상부의 개폐(開閉) 시점 및 시간을 자동으로 조정하는 이점이 있다.
또한, 무선단말기를 통하여 원격으로 중앙제어부의 데이터를 모니터링하여 새로운 데이터를 제공하고 환경변수 및 환경변수별 등급구간을 재설정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 자동개폐식 천장 시스템을 실시하는 경우 동력부인 구동 모터의 정상 작동 여부를 자동적으로 진단할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1의 "A" 부분을 확대 도시한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명이 제안하는 환경변수 및 환경변수별 등급상태를 표시한 예시적인 화면이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템의 제어방법을 도시한 개략적인 블록도이다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 자동개폐식 천장시스템의 구동 모터의 고장 여부를 자동으로 진단할 수 있는 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시 예의 구성 요소가 해당 실시 예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시 예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시 예가 통합된 하나의 실시 예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 쾌적한 실내 환경을 유지하기 위해 복수의 센서로부터 밀폐된 실내 공기질(空氣質)을 자동으로 모니터링하고, 모니터링된 값을 이용하여 지붕(roof)을 자동으로 개폐(開閉)하며, 피드백(feedback)에 따른 통계분석을 통해 자동학습(AI)하여 최적의 실내 공기 환경을 유지하는 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천창시스템이다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템을 도시한 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대 도시한 개략적인 사시도이며, 도 3은 도 1의 "A" 부분을 확대 도시한 개략적인 단면도이고, 도 4는 본 발명이 제안하는 환경변수 및 환경변수별 등급상태를 표시한 예시적인 화면이며, 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템의 제어방법을 도시한 개략적인 블록도이다.
상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 실내 공기질(空氣質) 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템(100)은 사방이 막혀있고 상부가 개방된 실내공간부(110); 상기 실내공간부(110) 상단에 길이 방향으로 형성된 'I' 형상의 고정프레임(120); 상기 고정프레임(120)의 길이방향으로 설치된 랙부(130R) 및 상기 랙부와 연동되는 피니언부(130P)를 포함하는 레일부(130); 상기 실내공간부(110)의 상부를 덮는 가변지붕부(140); 상기 가변지붕부(140) 처마에 설치되되 상기 가변지붕부(140)를 지지하면서 상기 레일부(130)를 따라 움직이는 가변프레임(150); 상기 가변프레임(150) 일측에 설치되어 상기 피니언부(130P)에 동력을 제공하는 동력부(160); 상기 실내공간부(110) 일측에 설치되어 상기 실내부공간부(110) 내의 공기질(空氣質)을 센싱(sensing)하는 제1 센서부(170); 상기 실내공간부(110) 타측에 설치되어 상기 실내부공간부(110) 내의 공기질(空氣質)을 센싱(sensing)하는 제2 센서부(180); 상기 제1 센서부(170), 제2 센서부(180) 및 동력부(160)와 통신채널이 형성된 통신모듈부(190); 및 상기 통신모듈부(190)를 통하여 상기 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180)의 센서값을 받아 상기 동력부(170)를 제어하는 중앙제어부(200);를 포함한다.
또한, 상기 중앙제어부(200)는 환경변수(V) 및 환경변수별 등급구간(G)의 설정된 설정값을 메모리하고 상기 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180)로부터 입력받은 센서값과 비교·판단하여 상기 가변프레임(150)을 통하여 상기 실내공간부(110) 상부를 개폐(開閉)시키되 상기 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180)로부터 주기적으로 피드백(feedback)받아 모니터링(monitoring)하고 상기 설정값을 조정하여 데이터로 저장한다.
또한, 상기 통신모듈부(190)와 통신하는 무선단말기(210)를 더 포함하고, 상기 무선단말기(210)는 상기 통신모듈부(190)를 통하여 상기 중앙제어부(200)의 데이터를 모니터링하여 새로운 데이터를 제공하고 상기 환경변수(V) 및 환경변수별 등급구간(G)을 재설정한다.
*또한, 상기 가변프레임(150)은 상기 고정프레임(120) 상면을 따라 롤링(rolling)되는 제1 롤러부(151) 및 상기 고정프레임(120) 측면을 따라 롤링(rolling)되는 제2 롤러부(152)를 포함한다.
또한, 상기 환경변수(V)는 온도, 습도, 미세 먼지, 이산화탄소(CO2) 및 암모니아(NH3)를 포함하고, 상기 등급구간(G)은 적어도 3구간 이상으로 차등 구분된다.
또한, 상기 동력부(160)는 회전속도를 줄이는 감속장치가 내장되어 있다.
그럼, 본 발명의 일실시 예에 따른 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템(100)의 구성 및 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 제안하는 실내 공기질(空氣質) 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템(100)은 실내공간부(110), 고정프레임(120), 레일부(130), 가변지붕부(140), 가변프레임(150), 동력부(160), 제1 센서부(170), 제2 센서부(180), 통신모듈부(190) 및 중앙제어부(200); 등을 포함한다.
실내공간부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 사방이 막혀있고 상부가 개방된 소정의 공간에서 실내(室內)를 형성한다.
실내공간부(110)는 도 1과 같이 사람이나 장비가 출입할 수 있는 입구 또는 출구가 전후방에 형성되어 있지만, 필요에 따라서는 입구 및 출구 중 하나만 사용하여 입출구 겸용으로 사용할 수 있다.
또한, 실내공간부(110)는 출입을 위해서 입구 또는 출구가 일시적으로 개방된 후에 폐쇄되어 실내 공기가 갇혀 공기질(空氣質)이 떨어질 수 있으므로, 주기적으로 환기가 필요하다.
고정프레임(120)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, H-Beam을 눕혀 놓은 'I' 형상으로, 가로로 놓여 견고하게 구조물에 고정되어 있는 보(beam)부재이다.
즉, 고정프레임(120)는 실내공간부(110) 상단에 길이 방향으로 형성된 'I' 형상으로, 좌우 한쌍으로 후술하는 가변프레임(150)을 안정적으로 지지한다.
레일(rail)부(130)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 고정프레임(120)의 길이방향으로 설치되어 가변프레임(150)을 안정적으로 가이드(guide)한다.
특히, 레일(rail)부(130)는 랙(rack)부(130R) 및 상기 랙부(130R)와 연동되는 피니언(pinion)부(130P)를 포함한다.
즉, 레일(rail)부(130)는 랙부(130R)가 고정프레임(120)의 하단 상면을 따라 일자로 톱니가 형성되고 상기 랙부(130R)에 맞물려 있는 피니언부(130P)의 기어가 돌면서 이동할 수 있는 공간을 형성한다.
가변지붕부(140)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 실내공간부(110)의 상부를 덮는 이동식 루프(roof)로, 개폐(開閉)시 슬라이드(slide)되는 부재이다.
또한, 가변지붕부(140)는 중앙이 약간 높은 반구형으로 양측단이 힘을 받을 수 있게 하고, 빗물 등이 외곽으로 흘러 내릴 수 있게 한다.
가변프레임(150)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 가변지붕부(140) 처마에 설치되되 가변지붕부(140)를 지지하면서 레일부(130)를 따라 움직이는 부재이다.
또한, 가변프레임(150)은 고정프레임(120) 상면을 따라 롤링(rolling)되는 제1 롤러부(151), 고정프레임(120) 측면을 따라 롤링(rolling)되는 제2 롤러부(152)를 포함한다.
특히, 가변프레임(150)은 제1 롤러부(151)가 가변지붕부(140) 전체의 무게를 대부분 감당하고 제2 롤러부(152)가 고정프레임(120) 측면을 따라 안내되어 움직이므로, 가변지붕부(140)의 이동을 원활하게 한다.
동력부(160)는 모터 등과 같이 전원을 공급받아 동력을 발생시키는 장치로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 가변프레임(150) 하부에 설치되어 피니언부(130P)에 동력을 직접 제공한다.
또한, 동력부(160)는 모터의 회전을 줄이는 감속기가 내장되어 있고, 유무선으로 연결되어 원격으로 제어될 수 있다.
제1 센서부(170)는 도 1에 도시된 바와 같이, 실내공간부(110) 일측에 설치되어 실내부공간부(110) 내의 공기질(空氣質)을 센싱(sensing)하는 복수의 측정장치로, 온도를 계측하는 온도계, 습도를 계측하는 습도계, 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정기, 이산화탄소 농도 측정기 및 암모니아 농도 측정기 등을 하나의 그룹(group)으로 구성한다.
즉, 제1 센서부(170)는 하나의 센서 그룹(sensor group)으로 복수의 검출장치가 구성되어 통신모듈부(190)와 무선으로 연결되고 복수의 센서값을 원격으로 송신할 수 있다.
특히, 제1 센서부(170)는 입구 가까이 설치될 수도 있고, 실내공간부(110) 내의 공기질을 보다 정확하고 실제와 근접한 값을 얻을 수 있도록 위치를 선정하여 배치한다.
다만, 제1 센서부(170)는 제2 센서부(180)와 거리를 두어 상호 센서값(측정값)들이 중복되거나 미스매칭되는 등의 오류가 방지되어야 한다.
제2 센서부(180)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 센서부(170)와 상당히 이격된 거리인 실내공간부(110) 타측에 설치되어 실내부공간부(110) 내의 공기질(空氣質)을 센싱(sensing)하는 복수의 측정장치로, 온도를 계측하는 온도계, 습도를 계측하는 습도계, 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정기, 이산화탄소 농도 측정기 및 암모니아 농도 측정기 등을 하나의 그룹(group)으로 구성한다.
즉, 제2 센서부(180)는 하나의 센서 그룹(sensor group)으로 복수의 검출장치가 구성되어 통신모듈부(190)와 무선으로 연결되고 복수의 센서값을 원격으로 송신할 수 있다.
특히, 제2 센서부(180)는 출구 가까이 설치될 수도 있고, 실내공간부(110) 내의 공기질을 보다 정확하고 확실하게 측정할 수 있는 위치에 배치한다.
또한, 제2 센서부(180)는 제1 센서부(170)와 거리를 두어 상호 센서값(측정값)들이 중복되거나 미스매칭되는 등의 오류가 방지되어야 한다.
통신모듈부(190)는 제1 센서부(170), 제2 센서부(180), 동력부(160) 및 무선단말기(210) 등과 통신채널이 형성되어 무선으로 정보를 교환할 수 있다.
또한, 통신모듈부(190)는 이동통신 모듈, 근거리 통신모듈 등 다양한 통신모듈로 형성될 수 있고, 447MHz 무선송수신기이나 RF 송신모듈 등을 이용하여 제1 센서부(170), 제2 센서부(180) 및 동력부(160) 등과 통신 가능하다.
또한, 통신모듈부(190)는 무선단말기(210)와 통신채널을 형성하고, LTE 또는 wifi 등으로 데이터를 주고받을 수 있으며, 블루투스 또는 지그비 등의 근접 통신도 가능하다.
참고로, 블루투스는 근거리, 일대다, 음성과 데이터 전송을 위한 무선 주파수(Radio Frequency)에 대한 표준이며, 금속이 아닌 고체를 통과해 통신할 수 있다. 상기 블루투스는 약 10cm에서 10m에 이르는 거리 내의 단말 간 통신이 가능하고, 전파를 높이면 100m까지도 확장할 수 있다.
블루투스는 2.4GHz 대역의 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역 (2.402GHz ~ 2.480GHz)을 이용하며, 1Mbps의 전송 속도와, 간섭방지를 위한 주파수 호핑 방식(79/23 hop, 1600 hop/sec)을 이용하며, 저소비 전력(대기상태 0.3mA, 송수신시 최대 30mA)이 가능하고, 전송거리 10m 및 Option으로 100m까지 가능하다.
블루투스는 신호 간섭을 방지하기 위하여 상기 대역에 있어서 2.4GHz ~ 2.402GHz 사이의 로우 가드 밴드와, 2.48GHz ~ 2.4835GHz 사이의 업 가드 밴드를 포함한다. 이러한 블루투스는 송신 파워에 따라 클래스로 구분되며, 클래스 1,2,3의 송신 파워는 각 100mW, 25mW, 1mW로 정의 된다.
또한, 블루투스는 GFSK (Guassian Frequency Shift Keying) 변조방식을 이용하며 A-Law, u-Law PCM, CVSDs(Continuous Variable Slope Delta Modulation) 3채널의 Voice지원이 가능하다.
지그비는 저속 전송 속도를 갖는 홈 오토메이션 및 데이터 네트워크를 위한 표준 기술로서, IEEE802.15.4에서 표준화가 진행되며, 듀얼 PHY 형태로 주파수 대역은 2.4GHz, 868/915MHz를 사용하고, 모뎀 방식은 직접 확산 스펙트럼(DS-SS)이며, 데이터 전송속도는 20 ~ 250kbps이다.
중앙제어부(200)는 통신모듈부(190)를 통하여 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180)의 센서값을 받아 동력부(170)를 제어하는 통제장치이다.
특히, 중앙제어부(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 환경변수(온도, 습도, 미세먼지, 이산화탄소, 암모니아)의 상태(좋음, 보통, 나쁨, 매우 나쁨)에 따라 제어할 수 있는 다양한 응용 프로그램을 임베이디드 방식으로 저장할 수 있는 메모리가 탑재되어 프로그램화되어 있다.
또한, 중앙제어부(200)는 터치모니터 및 부대역 부호화 방식(SBC) 등으로 구성되어 있으며 환경변수를 모니터링(monitoring)하거나 설정할 수 있고, 데이터(data)를 저장할 수 있다.
즉, 중앙제어부(200)는 환경변수(V) 및 환경변수별 등급구간(G)의 설정된 설정값을 메모리하고 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180)로부터 입력받은 센서값과 비교·판단하여 가변프레임(150)을 통하여 실내공간부(110) 상부를 개폐(開閉)시킨다.
또한, 중앙제어부(200)는 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180)로부터 주기적으로 피드백(feedback)받아 모니터링(monitoring)하고 통계분석을 하여 설정값을 조정하여 데이터로 저장한다.
또한, 중앙제어부(200)는 환경변수(V)로 적어도 온도, 습도, 미세 먼지, 이산화탄소(CO2) 및 암모니아(NH3)를 포함하고, 환경변수별 등급구간(G)이 적어도 3구간 이상으로 차등 구분되게 한다.
무선단말기(210)는 통신모듈부(190)를 통하여 중앙제어부(200)의 데이터를 모니터링하여 새로운 데이터를 제공하고 환경변수(V) 및 환경변수별 등급구간(G)을 재설정할 수 있다.
즉, 무선단말기(210)는 스마트폰과 같은 이동통신 단말기로, 통신모듈부(190)와 통신하여 중앙제어부(200)에 접근하고 프로그램된 앱(app)을 통하여 중앙제어부(200)의 데이터를 읽어 들이거나 새로운 데이터를 입력할 수 있다.
다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템의 제어방법(S100)은 다음과 같다.
1. 환경변수(V) 및 환경변수별 등급구간(G)의 설정된 설정값을 중앙제어부(200)에 저장하는 단계(S110);
환경변수(V)는 온도, 습도, 미세먼지, 이산화탄소, 암모니아 중 적어도 4개 이상을 선정하고, 환경변수별 등급구간(G)은 좋음(상), 보통(중), 나쁨(하), 매우 나쁨(최하) 중 적어도 3개 이상의 구간을 선정한다.
특히, 환경변수(V)의 상태에 따라 중앙제어부(200)가 실내공간부(110) 상부를 자동으로 개폐(開閉)할 수 있도록 환경변수(V) 및 환경변수별 등급구간(G)의 설정된 설정값을 중앙제어부(200)에 저장(지정)하여 실내공간부(110) 상부의 개폐(開閉) 시점을 특정한다.
참고로, 실내 공기관리 지침 및 실내 공기질(空氣質) 기준은 다음과 같다.
온도
좋음(상) 18 ~ 21℃
보통(중) 22 ~ 25℃
나쁨(하) 26 ~ 29℃,
매우 나쁨(최하) 29℃ 초과, 18℃ 미만
습도
좋음(상) 45 ~ 55% (50% ±5)
보통(중) 56 ~ 65% (60% ±5)
나쁨(하) 66 ~ 75% (70% ±5)
매우 나쁨(최하) 75% 초과
미세먼지
좋음(상) 0 ~ 50㎍/㎥
보통(중) 51 ~ 100㎍/㎥
나쁨(하) 101 ~ 150㎍/㎥
매우 나쁨(최하) 151 ~ 200㎍/㎥
CO2
좋음(상) 0 ~ 700ppm
보통(중) 701 ~ 1000ppm
나쁨(하) 1001 ~ 2000ppm
매우 나쁨(최하) 2001 ~ 3000ppm
NH3
좋음(상) 0 ~ 5ppm
보통(중) 6 ~ 39ppm
나쁨(하) 40 ~ 200ppm
매우 나쁨(최하) 201 ~ 500ppm
2. 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180)로부터 환경변수(V)에 따라 계측하는 단계(S120);
즉, 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180) 각각은 온도, 습도, 미세먼지, 이산화탄소, 암모니아 중 적어도 4개 이상의 환경변수(V)을 계측하여 센서값을 도출한다.
또한, 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180)로부터 환경변수(V)의 데이터 취득하고, 취득된 데이터(온도, 습도, 미세먼지, CO2, 및 NH3 등)가 통신모듈부(190)를 통하여 중앙제어부(200)에 전달될 수 있게 한다.
3. 중앙제어부(200)가 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180)에서 계측된 센서값을 읽어들어 설정값과 비교하여 가변프레임(150)을 통하여 실내공간부(110) 상부를 개폐(開閉)시키도록 제어하는 단계(S130);
이때, 중앙제어부(200)는 온도, 습도, 미세먼지, 이산화탄소, 암모니아 중 적어도 4개 이상의 환경변수(V)를 계측하고 평균값을 산출하고, 도 4에 도시된 바와 같이, 설정된 범위의 환경변수의 상태를 특정하며, 실내공간부(110)의 실내 환경을 지속적으로 모니터링한다.
특히, 중앙제어부(200)는 산출된 데이터가 설정값에 상응하여 실내공간부(110) 상부의 개폐 시점을 지정하여 제어한다.
또한, 중앙제어부(200)는 통신모듈부(190)를 통하여 제1 센서부(170), 제2 센서부(180) 및 동력부(160) 등과 통신한다.
또한, 중앙제어부(200)는 터치모니터, 부대역 부호화방식(SBC)로 구성되어 있으며 환경변수를 모니터링하거나 설정할 수 있다.
참고로, 부대역 부호화 방식(SBC)은 영상 신호나 음성 신호를 주파수가 다른 복수의 대역 신호로 분할하여 대역 신호마다 신호의 특성과 중요도에 따라서 부호화 방식이나 비트 수 할당 등을 달리하여 부호화하는 방식으로, 대역 신호마다 다른 부호화법을 사용하여 그에 적합한 부호화를 함으로써 고능률 부호화를 할 수 있고, 대역 신호마다 비트 수의 배분이나 부호화 정확도를 설정할 수 있어서 각 대역 신호의 중요도나 부호화 잡음에 대한 인간의 지각 감도 등에 따라서 부호화 오차를 제어할 수 있다.
또한, 사용자가 터치모니터를 이용하여 중앙제어부(200)를 직접적으로 제어할 수도 있고, 수동으로 실내공간부(110)의 상부를 개폐할 수 있다.
4. 실내공간부(110) 상부를 개방하여 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180)로부터 센서값을 중앙제어부(200)가 모니터링하여 상기 설정값을 재설정하도록 피드백하는 단계(S140);
즉, 중앙제어부(200)는 실내공간부(110) 상부를 개방하여 실내 공기를 환기시켜 모니터링 및 내장된 제어프로그램에서 환경변수(V) 상태에 따른 설정값의 범위 및 개방 시간 등을 조정하여 피드백(feedback)하고 데이터로 저장한다
5. 무선단말기(210)를 통하여 중앙제어부(200)의 데이터를 모니터링하고 새로운 데이터를 제공하며 환경변수(V) 및 환경변수별 등급구간(G)을 재설정하는 단계(S150);
사용자가 무선단말기(210)에 탑재된 앱(App)을 사용하여 중앙제어부(200)에 접근하여 컨트롤하되, 접근코드 또는 비밀번호를 통하여 불특정 다수의 접근을 제한한다.
이와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템(100) 및 이의 제어방법(S100)은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에 따르면, 설정된 프로그램에 따라 중앙제어부(200)가 동작하면서 환경변수(V) 및 환경변수별 등급구간(G)에 맞게 실내공간부(110) 상부가 자동으로 개폐(開閉)되는 이점이 있다.
또한, 제1 센서부(170) 및 제2 센서부(180)로부터 주기적으로 피드백(feedback)받아 모니터링(monitoring)하고 설정값을 조정하여 실내공간부(110) 상부의 개폐(開閉) 시점 및 시간을 자동으로 조정하는 이점이 있다.
또한, 무선단말기(210)를 통하여 원격으로 중앙제어부(200)의 데이터를 모니터링하여 새로운 데이터를 제공하고 환경변수(V) 및 환경변수별 등급구간(G)을 재설정할 수 있는 이점이 있다.
다음, 실내의 공기성분 및 오염 정도 등을 모니터링(monitoring)하여 공기질(空氣質)에 따라 자동으로 천장(Roof)을 개폐하므로 실내 환경을 쾌적하게 유지할 수 있기 위한 실내 공기질 계측을 통한 자동개폐식 천장시스템의 구동 모터의 고장 여부를 자동으로 진단할 수 있는 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템을 설명하기로 한다
도 6은 본 발명에서 제안하는 자동개폐식 천장시스템의 구동 모터(본 발명의 동력부)의 고장 여부를 자동으로 진단할 수 있는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 동력부인 모터의 일측에 부착되는 진동 센서를 활용하여 동력부인 모터의 진동값을 수집한다
즉, 진동센서의 정보를 수집하는 계측장비를 이용하여 모터의 진동값 예컨대 모터의 x축,y 축 진동값을 계측한다.
다음, 머신러닝 기반 모터 고장진단 알고리즘에 적용하여 모터의 고장진단 여부를 판단한 후(중앙 제어부에서 수행한다), 이를 모바일 또는 관제센터로 전송할 수 있으며, 동시에 이러한 정보는 머신러닝 기반 모터 고장진단 알고리즘을 재학습시키면서 동력부인 모터의 고장 여부를 자동적으로 진단한다
본 발명에서는 동력부인 모터가 소정의 진동 마아진을 초과하는 경우 고장으로 판단하며 이러한 진동 마아진은 모터의 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있을 것이다.
본 발명에서와 같이 동력부인 모터의 고장 여부를 모터의 진동이 일정한 진동 마아진을 벗어나는 경우 모터의 동작이 비정상적이라는 것을 사전에 전송함으로써 천장 개폐 시스템을 안전하게 사용할 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 본 발명이 제안하는 천장시스템
110 : 실내공간부
120 : 고정프레임
130 : 레일부
140 : 가변지붕부
150 : 가변프레임
160 : 동력부
170 : 제1 센서부
180 : 제2 센서부
190 : 통신모듈부
200 : 중앙제어부
210 : 무선단말기

Claims (1)

  1. 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템으로서,
    사방이 막혀있고 상부가 개방된 실내공간부;
    상기 실내공간부 상단에 길이 방향으로 형성된 'I' 형상의 고정프레임;
    상기 고정프레임의 길이방향으로 설치된 랙부 및 상기 랙부와 연동되는 피니언부를 포함하는 레일부;
    상기 실내공간부의 상부를 덮는 가변지붕부;
    상기 가변지붕부 처마에 설치되되 상기 가변지붕부를 지지하면서 상기 레일부를 따라 움직이는 가변프레임;
    상기 가변프레임 일측에 설치되어 상기 피니언부에 동력을 제공하는 동력부;
    상기 실내공간부 일측에 설치되어 상기 실내부공간부 내의 공기질(空氣質)을 센싱(sensing)하는 제1 센서부;
    상기 실내공간부 타측에 설치되어 상기 실내부공간부 내의 공기질(空氣質)을 센싱(sensing)하는 제2 센서부;
    상기 제1 센서부, 제2 센서부 및 동력부와 통신채널이 형성된 통신모듈부; 및
    상기 통신모듈부를 통하여 상기 제1 센서부 및 제2 센서부의 센서값을 받아 상기 동력부를 제어하는 중앙제어부;
    상기 통신모듈부와 통신하는 무선단말기;
    상기 동력부의 일측에 설치되는 진동센서;
    상기 진동센서의 정보를 수집하는 계측장비;를 구비하며,
    상기 중앙제어부는 환경변수 및 환경변수별 등급구간의 설정된 설정값을 메모리하고 상기 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 입력받은 센서값과 비교·판단하여 상기 가변프레임을 통하여 상기 실내공간부 상부를 개폐(開閉)시키되 상기 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 주기적으로 피드백(feedback)받아 모니터링(monitoring)하고 상기 설정값을 조정하여 데이터로 저장하며,
    상기 무선단말기는 상기 통신모듈부를 통하여 상기 중앙제어부의 데이터를 모니터링하여 새로운 데이터를 제공하고 상기 환경변수 및 환경변수별 등급구간을 재설정하며,
    상기 가변프레임은 상기 고정프레임 상면을 따라 롤링(rolling)되는 제1 롤러부 및 상기 고정프레임 측면을 따라 롤링(rolling)되는 제2 롤러부를 포함하며,
    상기 계측장비에서 수집된 상기 진동센서의 진동값이 소정 진동 마아진을 초과하는지 여부를 판단하여 상기 동력부의 고장 여부를 판단하며,
    상기 환경변수는 온도, 습도, 미세 먼지, 이산화탄소(CO2) 및 암모니아(NH3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 모터 고장 진단 기능을 구비하는 자동개폐식 천장 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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